Коррозионная стойкость арматуры
Сохранность арматуры в бетоне определяет возможность применения той или иной противоморозной добавки при изготовлении железобетонных конструкций, а также бетонных конструкций с металлическими закладными деталями.
В бетоне с добавками хлористых солей ионы хлора, соприкасающиеся с арматурой, разрушают пассивирующую пленку на поверхности стали, как правило, в отдельных точках. В результате образуются коррозионные гальванические пары с малым по площади анодом (активированная точка поверхности) и значительно большим катодом (поверхность арматуры, покрытая пассивирующей пленкой).
Чтобы нарушить пассивность стали, т. е. поразить ее в отдельных точках, в насыщенном растворе гидроокиси кальция достаточно содержание 0,0035% хлористого кальция. Естественно, что чем больше в жидкой фазе бетона содержится ионов хлора, тем больше опасность к коррозии арматуры.
В бетоне не происходит полного связывания хлоридов в нерастворимые соединения. При понижении щелочности жидкой фазы бетона хлорид образуется из разлагающихся соединений, причем количество свободного хлора зависит от состава цемента. По данным С.Н. Алексеева, оно тем больше, чем меньше отношение Fe2O3 к Al2О3, больше гипса и свободных щелочей в нем. С повышением температуры количество связанного хлорида уменьшается.
Степень коррозии арматуры в бетоне определяется не только содержанием хлоридов, она во многом зависит от плотности бетона, поскольку процесс коррозии протекаете участием кислорода воздуха. Так как в уложенном бетоне всегда могут быть некачественно уплотненные участки, другие дефекты производства работ или применен недостаточно плотный бетон, никогда нет уверенности в том, что хлористые соли не вызовут коррозию арматуры.
Введение в бетон добавки нитрита натрия не влияет, существенно на коррозию арматуры в бетоне а в раде случаев даже замедляет ее. Нитрит натрия является пассиватором, так как он образует на поверхности металла защитные пленки. При определенной концентрации пассиваторы практически прекращают процесс коррозии. Однако при малых концентрациях они не образуют сплошной защитной пленки, в результате чего коррозия сосредоточивается на отдельных участках арматуры с интенсивным развитием ее в глубину.
По данным С.Н. Алексеева добавка 2% и более от веса цемента нитрита натрия является эффективным ингибитором коррозии арматуры даже при эксплуатации железобетонных конструкций в средах повышенной агрессивности.
Исследуя явление поташа на стойкость арматуры И.А. Токмакова установила, что в бетоне (возраст около года) не наблюдалось продуктов коррозии или очагов глубокой коррозии. Поверхностная коррозия отмечалась при закладке стали в цементное тесто. Отсутствие коррозии арматуры в растворах и бетонах объясняется нерастворимостью поверхностной пленки Fe(ОН)2 в щелочной среде (в растворах поташа pH = 12 - 14).
М.Г. Давидсон отмечает, что коррозия металла в бетоне с добавкой поташа не превышает коррозии в бетонах без добавок, а по данным В.И. Овчарова, изучавшего коррозию стали в растворах солей, при введении поташа коррозии значительно уменьшается.
Следует отметить, что если хлористые соли являются явными стимуляторами коррозии стали, а нитрит натрия, наоборот, ингибитором, то поташ в этом ряду занимает среднее положение, являясь "нейтральным". При хорошем контакте арматуры с бетоном присутствие добавки поташа в жидкой фазе последнего, как и всякого другого соединения, повышающего щелочность среды, способствует увеличению сохранности арматуры. Однако при наличии около арматуры трещин и каверн, сообщающихся с атмосферой, повышенная щелочность жидкой фазы бетона с добавкой поташа уже будет играть отрицательную роль, способствуя повышению концентрации углекислоты воздуха около арматуры, т. е. увеличению ее коррозии. Конечно, в последнем случае поташ ни в коей мере нельзя приравнивать к хлористым солям, но следует помнить, что в неплотном бетоне с добавкой поташа, особенно при неудовлетворительном уплотнении смеси, повреждениях защитного слоя бетона коррозия арматуры будет происходить несколько интенсивнее, чем при применении обычного бетона.
Работа железобетонных конструкций во многом зависит от прочности сцепления бетона с арматурой. Добавки поташа и нитрита натрия не уменьшают прочности сцепления бетона с арматурой.